Descrizione del prodotto
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. fa parte di un'impresa tra le prime 100 nella provincia del Guangdong. È stata fondata nel settembre 2006 con un patrimonio totale di quasi 100 milioni di yuan. Ha padroneggiato le tecnologie di livello mille tonnellate per i gradi T300 e T700, nonché le tecnologie di livello cento tonnellate per i gradi T800 e M30, e possiede diritti di proprietà intellettuale indipendenti su tecnologie chiave e attrezzature core.
Fin dalla sua fondazione, Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. ha accumulato quasi 10.000 tonnellate di vendite di fibra di carbonio, rappresentando una parte significativa delle vendite del mercato interno di fibra di carbonio.
I prodotti sono ampiamente utilizzati in campi industriali come materiali compositi carbonio-carbonio, anime di cavi compositi, recipienti a pressione, dispositivi medici e ingegneria civile, nonché in campi sportivi e ricreativi. Hanno ricevuto buone valutazioni durante le prove in campi della difesa nazionale e militari come l'aerospaziale, l'industria degli armamenti e l'industria nucleare, e hanno ampie applicazioni in campi emergenti come veicoli a nuova energia, trasporto ferroviario, produzione di energia eolica e ingegneria marina.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. si trova nella Zona Economica Speciale di Shenzhen, Guangdong, Cina. Si impegna a fornire al mondo soluzioni integrate che includono ricerca e sviluppo di precursori di fibra di carbonio, produzione di fibra di carbonio e ricerca e sviluppo di prodotti compositi in fibra di carbonio. Attualmente, ha una capacità produttiva di precursori di fibra di carbonio di 13.000 tonnellate e una capacità produttiva di fibra di carbonio di 5.000 tonnellate. È un'impresa che ha realizzato la produzione industriale di fibre a livello di kiloton e un'impresa che ha sviluppato la tecnologia di filatura a secco e umido per preparare fibre di carbonio ad alte prestazioni. L'azienda ha sviluppato e costruito in modo indipendente un set completo di linee di produzione di precursori di fibra di carbonio ad alte prestazioni e di carbonizzazione, ha padroneggiato processi tecnologici chiave come la polimerizzazione a capacità ultra-grande, la filatura a secco e umido e la carbonizzazione omogenea in pre-ossidazione, nonché la produzione di attrezzature chiave, e può produrre stabilmente fibre di carbonio ad alte prestazioni di grado SYT45, SYT49 e SYT55 in lotti e su larga scala.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. ha guidato il settore nel superare la certificazione del sistema di gestione della qualità ISO9001, la certificazione del sistema di gestione ambientale ISO14001, la certificazione del sistema di gestione della salute e sicurezza sul lavoro OHSAS18001 e la certificazione del sistema di ispezione delle misurazioni ISO10012. Ha costruito un centro di test per fibre ad alte prestazioni e un centro di ricerca e sviluppo di nuovi prodotti, e ha partecipato alla formulazione di standard nazionali per prodotti di fibra di carbonio e precursori.
La fibra di carbonio (CF in breve), è un nuovo tipo di materiale fibroso con fibre ad alta resistenza e alto modulo con un contenuto di carbonio superiore al 95%. È un materiale di grafite microcristallina ottenuto impilando microcristalli di grafite a scaglie e altre fibre organiche lungo la direzione assiale delle fibre, seguito da trattamento di carbonizzazione e grafitizzazione. La fibra di carbonio è "morbida all'esterno ma dura all'interno". È più leggera dell'alluminio metallico ma più resistente dell'acciaio. Ha anche le caratteristiche di resistenza alla corrosione e alto modulo, rendendola un materiale importante sia nell'industria della difesa nazionale e militare che nelle applicazioni civili. Non solo possiede le proprietà intrinseche dei materiali carboniosi, ma possiede anche la morbida lavorabilità delle fibre tessili, rendendola una nuova generazione di fibre di rinforzo.
La fibra di carbonio ha molte eccellenti proprietà. Ha alta resistenza assiale e modulo, bassa densità, alte prestazioni specifiche, nessuna deformazione, resistenza a temperature ultra-alte in ambienti non ossidanti, buona resistenza alla fatica, calore specifico e conducibilità elettrica tra non metalli e metalli, un piccolo coefficiente di espansione termica con anisotropia, buona resistenza alla corrosione e buona permeabilità ai raggi X. Ha anche buona conducibilità elettrica e termica, ed eccellenti proprietà di schermatura elettromagnetica, tra le altre.
Rispetto alle tradizionali fibre di vetro, il modulo di Young della fibra di carbonio è più di tre volte quello delle fibre di vetro; rispetto alle fibre di Kevlar, il suo modulo di Young è circa il doppio. È insolubile e non si gonfia in solventi organici, acidi e alcali, con eccezionale resistenza alla corrosione.
Il 15 febbraio 2016, la Cina ha rotto il controllo e il blocco del Giappone per sviluppare fibra di carbonio ad alte prestazioni.
Composizione e Struttura
La fibra di carbonio è una fibra polimerica inorganica con un contenuto di carbonio superiore al 90%. Tra questi, quelli con un contenuto di carbonio superiore al 99% sono chiamati fibre di grafite. La microstruttura della fibra di carbonio è simile alla grafite artificiale, con una struttura di grafite turbostratica. La spaziatura tra gli strati della fibra di carbonio è di circa 3,39-3,42 angstrom. Gli atomi di carbonio in ogni strato parallelo non sono disposti regolarmente come nella grafite, e gli strati sono collegati da forze di van der Waals.
La struttura della fibra di carbonio è solitamente considerata costituita da cristalli ordinati bidimensionalmente e pori. Il contenuto, le dimensioni e la distribuzione dei pori hanno un impatto significativo sulle prestazioni della fibra di carbonio.
Quando la porosità è inferiore a un certo valore critico, la porosità non ha un effetto evidente sulla resistenza al taglio interlaminare, sulla resistenza alla flessione e sulla resistenza alla trazione dei compositi di fibra di carbonio. Alcuni studi hanno indicato che la porosità critica che causa una diminuzione delle proprietà meccaniche del materiale è dell'1%-4%. Quando il volume di pori è compreso tra 0 e 4%, per ogni aumento dell'1% del volume di pori, la resistenza al taglio interlaminare diminuisce di circa il 7%. Studi su laminati di fibra di carbonio e resina epossidica e laminati di fibra di carbonio e resina bismaleimide hanno dimostrato che quando la porosità supera lo 0,9%, la resistenza al taglio interlaminare inizia a diminuire. Test hanno dimostrato che i pori sono principalmente distribuiti tra i fasci di fibre e alle interfacce laminari. Inoltre, maggiore è il contenuto di pori, maggiore è la dimensione dei pori, il che riduce significativamente l'area dell'interfaccia laminare nel laminato. Quando il materiale è sottoposto a sollecitazione, è incline a guasti interlaminari, motivo per cui la resistenza al taglio interlaminare è relativamente sensibile ai pori. Inoltre, i pori sono aree di concentrazione dello stress con scarsa capacità portante. Quando sottoposti a sollecitazione, i pori si espandono formando lunghe crepe, causando danni.
Anche due laminati con la stessa porosità (utilizzando diversi metodi di preimpregnazione e metodi di produzione nello stesso ciclo di polimerizzazione) mostrano comportamenti meccanici completamente diversi. I valori specifici della diminuzione delle proprietà meccaniche con l'aumento della porosità variano, mostrando che l'impatto della porosità sulle proprietà meccaniche ha una grande dispersione e scarsa ripetibilità. A causa dell'inclusione di molti fattori variabili, l'impatto dei pori sulle proprietà meccaniche dei laminati compositi è una questione complessa. Questi fattori includono: la forma, le dimensioni e la posizione dei pori; le proprietà meccaniche delle fibre, della matrice e delle interfacce; carichi statici o dinamici.
Rispetto alla porosità e al rapporto d'aspetto dei pori, la dimensione e la distribuzione dei pori hanno un impatto maggiore sulle proprietà meccaniche. È stato riscontrato che i pori grandi (area > 0,03 mm²) hanno un effetto negativo sulle proprietà meccaniche, attribuito all'impatto dei pori sulla propagazione delle crepe nell'area interlaminare ricca di resina.
Proprietà Fisiche
La fibra di carbonio combina la forte resistenza alla trazione dei materiali carboniosi e la morbida lavorabilità delle fibre, rendendola un nuovo materiale con eccellenti proprietà meccaniche. La resistenza alla trazione della fibra di carbonio è di circa 2-7 GPa e il modulo di trazione è di circa 200-700 GPa. La densità è di circa 1,5-2,0 grammi per centimetro cubo, che, oltre ad essere correlata alla struttura della fibra precursore, è principalmente determinata dalla temperatura del trattamento di carbonizzazione. Generalmente, dopo un trattamento di grafitizzazione ad alta temperatura a 3000°C, la densità può raggiungere 2,0 grammi per centimetro cubo. Inoltre, è molto leggera, con un peso specifico inferiore all'alluminio, meno di 1/4 di quello dell'acciaio, e una resistenza specifica 20 volte quella del ferro. Il coefficiente di espansione termica della fibra di carbonio è diverso da quello di altre fibre e presenta la caratteristica di anisotropia. La capacità termica specifica della fibra di carbonio è generalmente 7,12. La conduttività termica diminuisce all'aumentare della temperatura; è negativa nella direzione parallela alla fibra (0,72-0,90) e positiva nella direzione perpendicolare alla fibra (32-22). La resistenza specifica della fibra di carbonio è correlata al tipo di fibra; a 25°C, la fibra di carbonio ad alto modulo è 775 e la fibra di carbonio ad alta resistenza è 1500 per centimetro. Ciò conferisce alla fibra di carbonio la più alta resistenza specifica e il più alto modulo specifico tra tutte le fibre ad alte prestazioni. Rispetto ai materiali metallici come titanio, acciaio e alluminio, la fibra di carbonio presenta caratteristiche di alta resistenza, alto modulo, bassa densità e piccolo coefficiente di espansione lineare in termini di proprietà fisiche, e può essere definita il "re dei nuovi materiali".
Oltre ad avere le caratteristiche dei materiali carboniosi generali, la fibra di carbonio ha una forma significativamente anisotropa e morbida, può essere lavorata in vari tessuti e, grazie al suo basso peso specifico, presenta un'elevata resistenza nella direzione dell'asse della fibra. I compositi rinforzati con fibra di carbonio e resina epossidica hanno gli indicatori completi più elevati di resistenza specifica e modulo specifico tra i materiali strutturali esistenti. La resistenza alla trazione dei compositi di fibra di carbonio e resina è generalmente superiore a 3500 MPa, che è da 7 a 9 volte quella dell'acciaio, e il modulo elastico di trazione è di 230-430 GPa, che è anche superiore a quello dell'acciaio; pertanto, la resistenza specifica del CFRP, ovvero il rapporto tra la resistenza del materiale e la sua densità, può raggiungere oltre 2000 MPa, mentre la resistenza specifica dell'acciaio A3 è solo di circa 59 MPa, e anche il suo modulo specifico è superiore a quello dell'acciaio. Rispetto alle tradizionali fibre di vetro, il suo modulo di Young (una grandezza fisica che rappresenta le proprietà di trazione o compressione di un materiale entro il limite elastico) è più di tre volte quello delle fibre di vetro; rispetto alle fibre di Kevlar, il suo modulo di Young è circa il doppio. Test su laminati di fibra di carbonio e resina epossidica hanno dimostrato che all'aumentare della porosità, sia la resistenza che il modulo diminuiscono. La porosità ha un impatto molto significativo sulla resistenza al taglio interlaminare, sulla resistenza alla flessione e sul modulo di flessione; la resistenza alla trazione diminuisce relativamente lentamente all'aumentare della porosità; il modulo di trazione è meno influenzato dalla porosità.
La fibra di carbonio ha anche un'eccellente finezza (una delle espressioni della finezza è i grammi di fibra lunga 9000 metri), generalmente solo circa 19 grammi, e la forza di trazione è fino a 300 kg per micron. Pochi altri materiali hanno una tale serie di eccellenti proprietà come la fibra di carbonio, quindi viene utilizzata in campi con requisiti rigorosi su tenacità, rigidità, peso e caratteristiche di fatica. Quando non è a contatto con aria e ossidanti, la fibra di carbonio può resistere a temperature elevate superiori a 3000 gradi, con eccezionale resistenza al calore. Rispetto ad altri materiali, la resistenza della fibra di carbonio inizia a diminuire solo quando la temperatura supera i 1500°C, e maggiore è la temperatura, maggiore è la resistenza della fibra. La resistenza radiale della fibra di carbonio non è buona come la resistenza assiale, quindi la fibra di carbonio è sensibile alla forza radiale (cioè, non può essere annodata), mentre le proprietà dei "whisker" di altri materiali sono già diminuite in modo significativo. Inoltre, la fibra di carbonio ha una buona resistenza alle basse temperature; ad esempio, non diventa fragile nemmeno a temperature criogeniche.
Le proprietà chimiche della fibra di carbonio sono simili a quelle del carbonio. È inerte agli alcali generali tranne che può essere ossidata da forti ossidanti. Quando la temperatura nell'aria è superiore a 400°C, si verifica un'ossidazione evidente, generando CO e CO₂. La fibra di carbonio ha una buona resistenza alla corrosione ai solventi organici generali, acidi e alcali, è insolubile e non si gonfia, e la sua resistenza alla corrosione è eccellente, senza problemi di ruggine. Alcuni studiosi hanno immerso fibra di carbonio a base PAN in una soluzione forte di idrossido di sodio alcalino nel 1981, e dopo più di 30 anni, mantiene ancora la sua forma fibrosa. Tuttavia, la sua resistenza all'impatto è scarsa ed è facilmente danneggiabile. Subisce ossidazione sotto l'azione di acidi forti. La forza elettromotrice della fibra di carbonio è positiva, mentre quella della lega di alluminio è negativa. Quando i compositi di fibra di carbonio vengono utilizzati in combinazione con leghe di alluminio, si verificano fenomeni di metallo-carbonizzazione, carburazione e corrosione elettrochimica. Pertanto, la fibra di carbonio deve subire un trattamento superficiale prima dell'uso. La fibra di carbonio ha anche proprietà come resistenza all'olio, resistenza alle radiazioni, resistenza alle radiazioni radio, assorbimento di gas tossici e moderazione neutronica.
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